CN111498995A - 一种高效水解生物反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理设备的技术领域，尤其是涉及一种高效水解生物反应器，其包括圆柱状的反应筒，反应筒内由下至上依次设置有用于过滤污水的调节层、间隔层和用于净化污水的生物滤层，间隔层上部设有曝气装置；调节层由厌氧颗粒污泥组成，生物滤层包括多个用于挂载好氧微生物的载体装置，载体装置均包括平行设置的上承载板和下承载板，上承载板和下承载板均呈网状且两者之间填充有第一悬浮球；反应筒一侧连通有进水管，进水管穿入反应筒一端连接有布水装置，布水装置位于调节层上方；反应筒上部连接有出水管。本发明能借助好氧微生物快速完成对污水的净化处理，同时反应器整体的占地面积小，且易于后期维护使用。

Description

一种高效水解生物反应器

技术领域

本发明涉及一种污水处理设备的技术领域，尤其是涉及一种高效水解生物反应器。

背景技术

生活污水是居民日常生活中所排出的废水，相较于工业废水而言，生活污水的成分相对稳定，其中的主要污染物就是各类有机物和病原微生物。为避免生活污水污染地下水，在排放生活污水前，一般需要对污水水体进行净化处理，现阶段常用的净化方法分为两种，一是曝气生物滤池法，二是活性污泥法。

就曝气生物滤池法来说，其一般通过在水体内设置填料，并采用人工供氧的方式，来快速培育可净化水体的好氧微生物；其优点是能耗低且缓冲容量大，可以承受较大范围的水体流速波动，同时整个过程中产生的污泥量较少；但是曝气生物滤池法的占地面积较大，故而其建造成本较为高昂，同时对污水的固体悬浮度浓度要求也比较严苛，因此还会需要对污水进行一定的前置沉降处理，并且由于生物滤池的表层营养物富集，所以容易滋生蝇虫；还有一点是，当水体的微生物老化死亡时，其遗留的老化生物膜会在水体内逐渐堆积，这会使得污水水体的流动速率降低。

而对活性污泥法而言，其是通过人工供氧的方式，对污水和各类微生物群体进行连续混合培养来形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，对污水中的有机污染物进行分解；其优点在于其占地面积略低于生物滤池法，并且其对水体的处理效率略高于生物滤池法；但是活性污泥法的整体维护成本较高，且容易发生污泥膨胀的情况。

对于现阶段的污水处理设备来说，如何在建造成本和污水处理效果之间进行平衡，找寻一个性价较高的处理方式便成了亟待解决的问题。

因此，需要一种新的技术方案，来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高效水解生物反应器，其不仅能减小污水处理设备的占地面积，降低污水处理设备的建造成本；同时还具备较强的污水处理能力。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高效水解生物反应器，包括圆柱状的反应筒，反应筒内设有用于氧化分解污水的生物滤层和用于给生物滤层供给氧气的曝气装置，生物滤层包括多个用于挂载好氧微生物的载体装置，多个载体装置沿竖直方向平行设置；每个载体装置均包括平行设置的上承载板和下承载板，上承载板和下承载板均呈网状且两者之间填充有多个用于附着好氧微生物的第一悬浮球；其特征在于：反应筒内设有用于除去污水中胶体杂质的调节层，调节层由厌氧颗粒污泥组成，调节层位于生物滤层下方，调节层和生物滤层之间还设置有间隔层，曝气装置连接于间隔层上部；反应筒下部连通有用于给反应筒供给生活污水的进水管，进水管穿入反应筒一端连接有用于将生活污水均匀散布在反应筒内的布水装置，布水装置介于调节层和间隔层之间；反应筒上部连接有出水管。

通过采用上述技术方案，污水自进水管流入反应筒底部，经由布水装置处理后，污水在反应筒底部均匀散布；在污水自下而上流出反应筒的过程中，调节层的厌氧颗粒污泥会先对污水作水解酸化处理，污水水体中的大分子有机物将被分解成易被细菌吸收的小分子有机物；

这之后污水水体将进入间隔层所在水段，此时曝气装置会往水体中鼓入氧气，携带有大量氧气和小分子有机物的水体紧接着进入生物滤层所在水段，通过第一悬浮球表面所附着的好氧微生物的氧化分解，污水水体中的小分子有机物等杂质被处理，浑浊的污水将变得较为清澈；

由于厌氧颗粒污泥具备将较好的吸附能力，所以通过进水管进入反应筒的生活污水在流经调节层时，生活污水中所携带的大部分固体悬浮物和漂浮物会粘附在厌氧颗粒污泥表面，这便实现了对生活污水内固体悬浮物浓度的控制，因此无需在反应筒之外再行设置沉降装置来对污水内固体悬浮物进行处理；

同时因为厌氧颗粒污泥内存在着部分水解酸化菌，所以当污水水体流经调节层时，污水中存在的大分子有机物将被分解成可被细菌利用的小分子有机物，这能进一步促进生物滤层内好氧微生物对污水水体的氧化分解；

相较于以往在生物滤池前设置沉降装置的方式，直接在反应筒底部设置由厌氧颗粒污泥组成的调节层的方式，其不仅空间利用效率更高，还能提高生物滤层内好氧微生物对污水的氧化分解效率；

常规生物滤池一般采用自上而下的方式来输送污水，由于污水水体在生物滤池表层有机物富集，所以此类生物滤池的表面往往会有蝇虫滋生；而本发明采取自下而上的方式来输送污水，当污水从反应筒上部流出时，其内所含有的有机物已调节层和生物滤层消耗大半，故而能相应避免蝇虫滋生的问题。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述布水装置包括环形的布水管，布水管通过限位机构架设于调节层上方；布水管内侧连通有多个连接管，多个连接管远离布水管的一端与同一进水块连通，进水块内部中空且其底部通过密封轴承与进水管穿入反应筒的一端连通；布水管外侧周壁上设有多个用于喷出生活污水的布水喷管，布水喷管喷嘴的延伸方向与布水管周向相切；布水管在其内侧周壁上均匀设置有多个用于扬起厌氧颗粒污泥的内环扬泥板，布水管在其外侧周壁上均匀设置有多个用于扬起厌氧颗粒污泥的外环扬泥板。

通过采用上述技术方案，通过将布水喷管喷嘴的延伸方向设置成与布水管周向相切的样式，借助水流喷出时的反作用力，使布水管沿其中轴线进行自转，以此来达成在反应筒内均匀布水的目的；

因为布水管周壁上还设置有外环扬泥板和内环扬泥板，所以当布水管进行转动时，外环扬泥板和内环扬泥板也会随布水管进行圆周运动，原本沉落于反应筒底部的厌氧颗粒污泥由于受到外环扬泥板和内环扬泥板的搅动，便会上升一段距离并最终维持悬浮状态，此时厌氧颗粒污泥将均匀漂浮于反应筒底部的水体中；

基于此，厌氧颗粒污泥与污水水体之间的接触面积将得到进一步扩展，即污水水体内所携带的固体悬浮物会被厌氧颗粒污泥充分吸附；同时厌氧颗粒污泥也避免了在反应筒底部逐渐板结并最终失活的情况。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述布水喷管远离布水管的一端管口设有多个用于封闭布水喷管的弹性限位片，多个弹性限位片相互抵接并围成圆锥，多个弹性限位片所围成圆锥沿布水喷管出水方向向外凸起。

通过采用上述技术方案，由于布水喷管设置于反应筒底部，且厌氧颗粒污泥在布水喷管所在水体均匀分布，所以容易发生厌氧颗粒污泥堵塞布水喷管的情况；通过设置围成圆锥状的弹性限位片，来对布水喷管进行保护，当布水喷管停止向外喷射污水时，借助弹性限位片的复位，对布水喷管的出水口进行封闭，阻止厌氧颗粒污泥进入布水喷管的情况发生；

同时因为弹性限位片所围成圆锥沿布水喷管出水方向向外凸起，所以在污水冲破弹性限位片的封堵时，其水压损失较小。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述间隔层包括设置于反应筒一侧内壁的间隔块，间隔块周壁上设置有网状的上间隔板和网状的下间隔板，上间隔板位于下间隔板上方，上间隔板和下间隔板均为水平放置且两者之间填充有多个用于附着微生物的第二悬浮球；间隔块与上间隔板的横截面积之和等于反应筒的横截面积；

所述曝气装置包括连接于上间隔板上表面的曝气板，曝气板横截面积小于上间隔板横截面积，曝气板底面设有多个用于增加水体含氧量的曝气喷管，曝气喷管沿竖直方向向下延伸并穿入上间隔板和下间隔板之间的区域；

所述间隔层还包括用于引导氧气进入生物滤层所在水体的导引板，导引板呈倾斜放置且位于下间隔板下方，导引板连接于反应筒内壁的一端位置高度低于导引板远离反应筒内壁的一端位置；曝气板部分投影于导引板内。

通过采用上述技术方案，利用曝气板底部设置的多个曝气喷管，往水体中通入适宜的氧气，增加间隔层上方水体的溶氧量；这其中设置导引板的目的，一方面是为了阻止曝气喷管所喷出的氧气直接进入调节层所在水体，避免发生厌氧颗粒污泥大量失活的情况；另一方面也是为了对曝气喷管所喷出的氧气进行引导，使经曝气喷管向下喷出的大部分氧气气泡能经导引板的阻拦后向上浮起；

同时因为厌氧颗粒污泥中存在着部分兼性厌氧菌，所以即便少部分氧气进入调节层所在水域，仍旧不会造成厌氧活性污泥的大量失活。

由于调节层内水解酸化菌对大分子有机物的分解，加上曝气喷管所喷出的氧气供给，使得间隔层所在的水体环境十分适宜好氧微生物的生长，如果缺乏相关调控措施，待好氧微生物聚成胶团菌以后，便容易对间隔层所在水段的水体流动造成阻碍；

而借助上间隔板和下间隔板之间的放置的第二悬浮球，配合曝气喷管对第二悬浮球的冲刷，则能对好氧微生物的生长与聚集进行一定的调控，避免好氧微生物在间隔层所在水段的肆意生长。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述限位机构包括设置于布水管下方的环形限位板，环形限位板朝向布水管的一面开设有环形的限位槽，布水管底部收纳于限位槽内。

通过采用上述技术方案，利用环形限位板上开设限位槽，对布水管的底部进行承托与限位，这能保证布水管在水流喷射的反作用力下，沿其中轴线进行较为稳定的自转。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导引板在远离反应筒内壁的一端连接有用于阻隔氧气直接进入调节层所在水体的阻隔板，阻隔板纵截面呈圆弧形，阻隔板连接于导引板的一端位置高于其远离导引板的一端位置；曝气板部分投影于阻隔板内。

通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，当正对阻隔板的曝气喷管向下喷出氧气时，会带动少量水体向下流动，当向下的水流撞击在阻隔板上后，这部分水流会借助阻隔板的弧面斜向上继续流动，此时这些水流的流向与反应筒内正常水流流向相反，故而从调节层内经过的水流在流经阻隔板时便会受到一定的阻碍；

由于厌氧颗粒污泥沉降性能优越，所以即便有少量浮动的厌氧颗粒污泥随水流上浮至阻隔板所在水域，也会因为反向水流的阻隔而再次下落至调节层所在水段中；在这个过程中，因为厌氧颗粒污泥与氧气接触时间较短，所以厌氧颗粒污泥内的厌氧菌不至于大量死亡。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述反应筒内壁两侧交错设置有用于连接载体装置的支撑板，支撑板位于相互配合的上承载板和下承载板之间，上承载板和下承载板的部分网孔被支撑板所封闭；上承载板呈倾斜放置且其上表面连接有冲洗板，冲洗板与支撑板在地面上的投影相互抵接，冲洗板与支撑板的横截面积之和小于上承载板的横截面积；

冲洗板底面均匀设置有多个用于冲落第一悬浮球表面所附着老化生物膜的冲洗喷管，冲洗喷管延伸方向垂直于上承载板的上表面；反应筒一侧设有用于收集老化生物膜的污泥池，污泥池通过多个第一排泥管与反应筒连通，第一排泥管与冲洗板一一对应，第一排泥管穿入反应筒的一端位于冲洗板与反应筒内壁的夹角处；导引板和反应筒内壁之间的夹角处设有用于清理老化生物膜的第二排泥管，第二排泥管远离反应筒的一端与污泥池连通。

通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，利用交错设置于反应筒内壁的支撑板，配合连接于上承载板上的冲洗板，阻止污水水体从反应筒底部直接上浮至反应筒顶部，令污水水体在生物滤层内必须经过一段反复弯折的蛇形回路后，才能流至出水管所在水段；这能延长污水水体在生物滤层的反应时间，使得污水水体获得较好的处理效果；

随着时间的积累，生物滤层内的各个载体装置上最终都会附着一层较为厚实的生物膜，借助冲洗喷管的冲刷处理，老化生物膜将从载体装置表面脱落；同时由于每个上承载板上均连接有冲洗板，配合支撑板的存在，可以有效承载与收集从载体装置上脱落的老化生物膜，这能避免老化生物膜掉落至其他载体装置上的情况发生；

至于第一排泥管、第二排泥管和排泥池的设置，便是为了对冲洗板和支撑板所堆积的老化生物膜进行及时清理。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述反应筒在阻隔板上方设置有密封挡板，密封挡板转动连接于反应筒内壁上，密封挡板远离反应筒内壁的一端与曝气板远离间隔块的一端抵接；密封挡板、曝气板和间隔块的横截面积之和大于反应筒的横截面积。

通过采用上述技术方案，通过采用上述技术方案，在操纵冲洗喷管对载体装置表面的老化生物膜进行清理前，一般会先对进水管进行关闭；此时由于密封挡板下方缺乏进水管所带来的水流冲击，所以密封挡板会在其自身重力作用下缓缓下落并最终抵接于曝气板的一侧，通过密封挡板、曝气板以及间隔块的配合，调节层与生物滤层之间的水体被暂时隔开，故而载体装置上脱落的老化生物膜无法进入调节层所在水段，所以排泥管能对老化生物膜进行充分收集。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述密封挡板远离反应筒内壁的一端包覆有弹性的缓冲垫套。

通过采用上述技术方案，利用缓冲垫套的存在，对密封挡板远离反应筒内壁的一端进行保护，以此减缓密封挡板在转动过程中，对曝气板所造成的冲击。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述反应筒顶部设有用于收集沼气的集气管；出水管穿入反应筒上部的一端完全没入污水水体内。

通过采用上述技术方案，由于厌氧颗粒污泥中存在着部分甲烷菌，所以反应筒内在处理污水的过程中，会产生少量的甲烷气体，为避免甲烷气体逸散至空气中，便设置了集气管来对甲烷菌所产出的甲烷气体进行收集；

至于将出水管位于反应筒上部的一端设置在污水水体内，是为了避免甲烷气体通过出水管向外逸散。

综上所述，本发明包括以下至少有益技术效果：

1.利用调节层内的厌氧颗粒污泥，对污水水体的固体悬浮物浓度进行控制，同时完成污水水体的预处理操作，将污水内难以被细菌利用的大分子有机物分解可被细菌利用的小分子物质，以此来便利生物滤层的好氧微生物对污水的氧化分解；

2.利用水流喷出时的反作用力，驱动布水管沿其中轴线进行自转，使污水在反应筒底部充分散开；同时在布水管周壁设置外环扬泥板和内环扬泥板，使厌氧颗粒污泥向上扬起，一方面防止厌氧颗粒污泥在反应筒底部板结失活，另一方面使厌氧颗粒污泥的吸附能力得到充分发挥。

3.利用交错设置的支撑板，配合冲洗板与冲洗喷管，延长污水水体在生物滤层内的反应时间，提高生物滤层对污水的处理效果；

4.利用支撑板与冲洗板的配合，阻止老化生物膜掉落至其他载体装置内，以此保证生物反应器能对老化生物膜具备较为高效的处理能力，同时相应降低老化生物膜的清理难度；

5.利用集气管的存在，对调节层内所产生的甲烷气体进行收集；

6.利用曝气板与第二悬浮球的存在，在保证生物滤层所在水域具备足够含氧量的情况下，抑制生物滤层与调节层之间水段的好氧微生物生长，保证反应筒内的水体流动速率保持相对稳定的状态。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图；

图2是沿图1中B-B线的剖视图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本实施例中布水装置的爆炸图；

图5是本实施例中布水喷管的零件图；

图6是本实施例中布水管与环形限位板的爆炸图。

附图标记：1、反应筒；2、调节层；3、生物滤层；4、间隔层；5、曝气装置；6、载体装置；7、上承载板；8、下承载板；9、第一悬浮球；10、进水管；11、进水泵；12、布水装置；13、出水管；14、布水管；15、连接管；16、进水块；17、密封轴承；18、布水喷管；19、内环扬泥板；20、外环扬泥板；21、弹性限位片；22、间隔块；23、上间隔板；24、下间隔板；25、第二悬浮球；26、曝气板；27、曝气喷管；28、导引板；29、阻隔板；30、支撑板；31、冲洗板；32、冲洗喷管；33、污泥池；34、第一排泥管；35、密封挡板；36、缓冲垫套；37、环形限位板；38、限位槽；39、集气管；40、第二排泥管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种高效水解生物反应器，包括反应筒1，反应筒1一侧连接有进水管10，进水管10通过进水泵11往反应筒1内持续送入待处理的生活污水；进水管10沿水平方向延伸并穿入反应筒1，穿入端在反应筒1内连接有用于将污水均匀散布在反应筒1内的布水装置12；反应筒1上部相应设置有出水管13，出水管13位于反应筒1内的部分完全没入水体中。

反应筒1内由下至上依次设置有用于除去污水中胶体的调节层2和用于氧化分解污水的生物滤层3，调节层2和生物滤层3之间设置有间隔层4，间隔层4上部设置有用于给生物滤层3供给氧气的曝气装置5；布水装置12位于间隔层4和调节层2之间。

调节层2由若干厌氧颗粒污泥组成，厌氧颗粒污泥一般位于反应筒1底部。

生物滤层3包括多个用于挂载好氧微生物的载体装置6，多个载体装置6沿竖直方向平行设置。而载体装置6包括平行设置的上承载板7和下承载板8，上承载板7和下承载板8横截面积相同且均呈网状，上承载板7为倾斜放置且其在地面的投影面积与反应筒1的横截面积相同，上承载板7和下承载板8之间抵接有若干个用于提供微生物生存空间的第一悬浮球9。

反应筒1内壁上交错设置有用于挂载载体装置6的支撑板30，支撑板30与载体装置6一一对应，支撑板30位于成对存在的上承载板7和下承载板8之间，上承载板7的部分网孔被支撑板30所封闭。

每个上承载板7的上表面都抵接有冲洗板31，冲洗板31的横截面积小于上承载板7的横截面积，支撑块和冲洗板31在地面上的投影相互抵接；冲洗板31底面均匀设置有多个用于冲洗第一悬浮球9表面老化生物膜的冲洗喷管32，冲洗喷管32延伸方向垂直于冲洗板31底面。

当污水通过进水管10进入反应筒1以后，会先经由调节层2内的厌氧颗粒污泥除去污水中含有的固体悬浮物，同时污水中的大分子有机物将会转化成可被细菌吸收的小分子有机物；之后污水将穿过间隔层4所在水体，最后在生物滤层3中被第一悬浮球9上所附着的好氧微生物充分氧化分解。

这其中，将上承载板7和下承载板8倾斜设置，是为了使上承载板7和下承载板8之间能容纳更多的第一悬浮球9，以此来使反应滤层拥有更多的可对污水进行氧化分解的好氧微生物。

而在上承载板7的上表面抵接冲洗板31，并配合交错设置的支撑块，其作用有三：一是使冲洗板31底面的冲洗喷管32与第一悬浮球9之间的间距尽可能减小，以此提高冲洗喷管32对第一悬浮球9的冲刷能力，这样在第一悬浮球9表面挂载过多的生物膜以后，冲洗喷管32就能便捷完成对第一悬浮球9表面老化生物膜的冲刷处理；

二是利用冲洗板31与反应筒1内壁之间的下凹区域，对第一悬浮球9表面脱落的老化生物膜进行收集，避免老化生物膜掉落至其他载体装置6内。现有技术中的冲洗装置一般是设置在生物滤层3的上下两侧，在冲洗过程中，生物滤层3上方的老化生物膜被冲落以后，实际并不会随水流排出，而是会向下飘动一定距离后又再次粘附在生物滤层3内，这样使得老化生物膜的冲刷费时费力，且实际冲洗效果较差；而在本发明中，通过冲洗板31和冲洗喷管32的配合，则能有效规避老化生物膜回落并粘附在其余载体装置6上的情况发生；

三是通过交错设置的支撑块，来对上承载板7的部分网孔进行封闭，这样使得水体在流经生物滤层3水段时，其整体的运动轨迹呈蛇形，相较于以往直线上浮的运动轨迹而言，蛇形运动轨迹能延长污水在生物滤层3的停留时间，故而生物滤层3中的好氧微生活能获得相对充裕的时间来完成污水水体的氧化分解操作。

为及时清理掉脱落的老化生物膜，在反应筒1的一侧还设置有用于集中处理老化生物膜的污泥池33，污泥池33通过多个第一排泥管34与反应筒1连通，第一排泥管34位于反应筒1内的一端管口位于冲洗板31与反应筒1内壁之间的下凹区域底部。

如图2和图3所示，间隔层4包括设置于反应筒1一侧内壁的间隔块22，间隔块22周壁上设置有网状的上间隔板23和网状的下间隔板24，上间隔板23位于下间隔板24上方，上间隔板23和下间隔板24均为水平放置且两者之间填充有多个用于附着微生物的第二悬浮球25；间隔块22与上间隔板23的横截面积之和等于反应筒1的横截面积。

曝气装置5包括连接于上间隔板23上表面的曝气板26，曝气板26横截面积小于上间隔板23横截面积，曝气板26底面设有多个用于增加水体含氧量的曝气喷管27，曝气喷管27沿竖直方向向下延伸并穿入上间隔板23和下间隔板24之间的区域。

利用曝气喷管27向水体内鼓入氧气，来增加间隔层4所在水段的水体含氧量，同时由于氧气密度比水小，所以当曝气喷管27喷出的氧气受到导引板28的阻隔以后，会开始向上浮动，这些上浮的氧气最终会被生物滤层3中的好氧微生物所利用。

在氧气鼓入反应筒1的过程中，由于上间隔板23和下间隔板24之间的水段含氧量较高，同时经调节层2内水解菌水解处理后小分子有机物在该水段含量同样较高，所以污水水体内的好氧微生物将在上间隔板23和下间隔板24之间的第二悬浮球25表面快速繁殖；

但因为曝气喷管27朝向第二悬浮球25向外喷出氧气，所以第二悬浮球25表面所附着的好氧微生物数量将得到一定的控制，这不仅能避免氧气在间隔块22所在水段的快速消耗，还能及时将第二悬浮球25表面老化的生物膜冲落，以此保证附着于第二悬浮球25表面的好氧微生物始终具备较好的新陈代谢速率。

为及时清理掉落在导引板28上的老化生物膜，在导引板28与反应筒1内壁之间的下凹区域还设有第二排泥管40，第二排泥管40向外穿出反应筒1，穿出端与污泥池33连通。

同时为避免厌氧颗粒污泥进入间隔层4所在水段，在导引板28远离反应筒1内壁的一端还设有阻隔板29，阻隔板29纵截面呈圆弧形；曝气板26底部的曝气喷管27部分投影于阻隔板29上。

当曝气喷管27向外喷出氧气时，会带动周围水体进行流动，这些水体经由阻隔板29拦截后，会沿着阻隔板29的弧面反向流动，这与反应筒1内水体的正常水体流向相反，所以阻隔板29上方的水段会存在一定的水流对冲，利用水流对冲的作用力，来阻止调节层2内的厌氧颗粒污泥进入间隔层4所在水段，以此规避氧气与厌氧颗粒污泥的长时间接触。

反应筒1内壁在曝气板26远离间隔块22的一侧还转动连接有密封挡板35，密封挡板35、曝气板26和间隔块22的横截面积之和大于反应筒1的横截面积；当冲洗喷管32对生物滤层3的老化生物膜进行冲刷时，由于进水管10所带来的水流冲击，密封挡板35将在其重力作用下回落并抵靠于曝气板26远离间隔块22的一侧，借助密封挡板35、曝气板26和间隔块22的配合，生物滤层3和调节层2的水体被彻底隔开，故而生物滤层3的冲刷处理不会对调节层2的厌氧颗粒污泥造成损害。

为减缓密封挡板35与曝气板26之间的冲击力，在密封挡板35靠近曝气板26的一端还套设有弹性的缓冲垫套36。

如图2和图4所示，布水装置12包括环形的布水管14，布水管14通过限位装置架设于厌氧颗粒污泥层上方，布水管14所围成的圆周区域内设有圆形的进水块16，进水块16内部中空且其侧壁上设有三个用于连通布水管14的连接管15；进水管10伸入反应筒1的一端通过密封轴承17与进水块16内部空腔连通。

布水管14周壁上均匀设置有多个布水喷管18，布水喷管18沿水平方向延伸，布水喷管18喷嘴的延伸方向与布水管14周壁相切。

布水管14周壁上设置有用于扬起厌氧颗粒污泥的内环扬泥板19和外环扬泥板20。内环扬泥板19存在三个且沿布水管14中轴线对称分布，内环扬泥板19位于布水管14所围成的圆周区域内；外环扬泥板20存在四个且同样沿布水管14中轴线对称分布，外环扬泥板20位于布水管14所围成的圆周区域外。

利用进水管10往布水管14内通入污水水流，污水水流经过与布水管14周壁相切的布水喷管18向外喷出，借助水流喷射时所产生的反作用力，推动环形的布水管14沿其中轴线进行自转，使得污水水流在反应筒1中均匀散布，以此保证污水水流与反应筒1底部厌氧颗粒污泥的充分接触。

而随着布水管14转动，设置于布水管14周壁的内环扬泥板19和外环扬泥板20也将进行圆周运动，通过内环扬泥板19和外环扬泥板20在厌氧颗粒污泥层内的搅动，将使得厌氧颗粒污泥层的厌氧颗粒污泥得以从反应筒1底部向上扬起。

由于生物滤层3中的部分好氧微生物会相互粘接并形成胶团菌，而胶团菌表面具备较强的吸附能力，水体中的固体悬浮物极易被胶团菌所粘附；所以当生物滤层3中的好氧微生物大量繁殖时，生物滤层3中的胶团菌体积也会相应增长；当污水水体中胶体过多时，胶团菌的表面积会得到较为快速的扩展，这将挤占生物滤层3中部分好氧微生物与污水水体的接触面积，同时也对污水水体的流动造成一定的滞缓，故而生物滤层3的过滤效果和过滤效率都将有所降低，基于此，便需要对进入生物滤层3的水体的固体悬浮物浓度进行控制，使胶团菌表面积的扩展速率处于适宜范围内，一般而言，生物滤层3进水处的固体悬浮物浓度一般需要维持在mg/L以下；

而调节层2的厌氧颗粒污泥便是为控制生物滤层3进水处的固体悬浮物浓度而设置，通过具备较强吸附能力的厌氧颗粒污泥，对进入反应筒1的污水水体进行清洁，将污水水体中所夹杂的固体悬浮物吸附在厌氧颗粒污泥表面，以此来使进入生物滤层3的污水固体悬浮物浓度控制在mg/L以下。

同时因为厌氧颗粒污泥被内环扬泥板19和外环扬泥板20搅动上浮，所以即便厌氧颗粒表面由于粘附有大量胶体，仍旧不会对污水水体的流动造成滞缓，故而整个反应筒1内的污水处理效率能维持在一个相对恒定的范围内。

此外，由于调节层2的厌氧颗粒污泥中还存在着部分水解菌，所以通过水解菌细胞膜外的胞外酶，污水水体中存在的高分子有机物将被分解成易于细菌吸收的小分子有机物，这些小分子有机物在调节层2中会被少量吸收，而余下的大部分将随污水水体一并流向生物滤层3所在区域，因为省却了高分子有机物预处理的步骤，所以生物滤层3对污水水体的处理效率也得到了一定的提升。

由于厌氧颗粒污泥中存在着部分甲烷菌，所以在反应筒1顶部还开设了用于收集甲烷气体的集气管39。

如图5所示，为避免布水喷管18的出水口被漂浮的厌氧颗粒污泥所堵塞，在布水喷管18的出水口四周设有四个用于封闭出水口的弹性限位片21，四个弹性限位片21相互抵接并围成圆锥，四个弹性限位片21所围成的圆锥沿水流喷出方向向外凸起。

因为四个弹性限位片21所围成的圆锥沿水流喷出方向向外凸起，所以位于布水管14内的污水可以借助水压将四个相互抵接弹性限位片21轻松顶开，故而污水通过布水喷管18向外喷出时，其水头损失较小；

而当布水喷管18停止喷水时，被污水水流顶开的弹性限位片21复位，布水喷管18的出水口被再次封闭，这便阻隔了漂浮的厌氧颗粒污泥进入布水喷管18，因此整个布水装置12具备较好的抗堵塞能力。

如图2和图6所示，限位装置包括设置于布水管14下方的环形限位板37，环形限位板37底端通过支脚固定连接于反应筒1内底面，同时环形限位板37朝向布水管14的一面还开设有环形的限位槽38，布水管14下部收纳于限位槽38内。利用环形限位板37的支撑和限位，布水管14在自转过程中将保持较好的结构稳定性。

综上所述，通过将多个载体装置6沿竖直方向均匀设置在一个反应筒1内，来尽可能缩减曝气生物滤池法的占地面积；同时为避免额外开设用于污水前置沉降的场地，还在反应筒1底部设置了由厌氧颗粒污泥组成的调节层2，这能使反应筒1内部空间得到充分利用，并且也能进一步减小曝气生物滤池法的占地面积，故而本发明相对现有技术中的污水处理设备，其建造成本更为低廉；

同时由于冲洗板31设置于上承载板7的上表面，所以冲洗喷管32对第一悬浮球9表面老化生物膜的冲刷作用较强，因此本发明相对现有技术中的污水处理设备，其后期维护难度更低；

并且因为多个冲洗板31在反应筒1内壁交错设置，所以污水在载体装置6所在水段的流动路径会进行相应弯折，这使得污水在载体装置6所处水段的滞留时间将进行一定的延长，因此污水内夹杂有机物在反应筒1内将得到较为充分的氧化分解处理，故而本发明相对现有技术中的污水处理设备，其污水处理效果更强。

工作原理:

生活污水经过进水泵11的抽取送入反应筒1以后，会通过布水喷管18向外喷出，借助水流喷出时的反作用力，布水管14将在环形限位板37的限位槽38内进行自转；这个过程中，布水管14两侧的外环扬泥板20和内环扬泥板19随布水管14进行圆周运动，位于布水管14下方被外环扬泥板20和内环扬泥板19所搅动。

污水中的固体悬浮物会被吸附在厌氧颗粒污泥的表面，同时厌氧颗粒污泥中的水解菌也会开始将水体中的大分子有机物进行分解；

待调节层2的厌氧颗粒污泥对污水进行预处理操作以后，污水流入间隔层4所在水段，由于阻隔板29引发的水流对冲，污水中夹杂的少量厌氧颗粒污泥会被强制下沉，而污水本身则会通过水流的对冲逐渐进入下间隔板24的下方。

随着污水的进一步流动，富含氧气和小分子有机物的污水最终来到生物滤层3，经由第一悬浮球9表面附着的好氧微生物的氧化分解，浑浊的污水最终变得较为清澈，其中所含有有机物的也被大量消耗，待污水多次流经反应筒1后，污水水体最终将达到适宜排放的标准。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效水解生物反应器，包括圆柱状的反应筒（1），反应筒（1）内设有用于氧化分解污水的生物滤层（3）和用于给生物滤层（3）供给氧气的曝气装置（5），生物滤层（3）包括多个用于挂载好氧微生物的载体装置（6），多个载体装置（6）沿竖直方向平行设置；每个载体装置（6）均包括平行设置的上承载板（7）和下承载板（8），上承载板（7）和下承载板（8）均呈网状且两者之间填充有多个用于附着好氧微生物的第一悬浮球（9）；其特征在于：反应筒（1）内设有用于除去污水中胶体杂质的调节层（2），调节层（2）由厌氧颗粒污泥组成，调节层（2）位于生物滤层（3）下方，调节层（2）和生物滤层（3）之间还设置有间隔层（4），曝气装置（5）连接于间隔层（4）上部；反应筒（1）下部连通有用于给反应筒（1）供给生活污水的进水管（10），进水管（10）穿入反应筒（1）一端连接有用于将生活污水均匀散布在反应筒（1）内的布水装置（12），布水装置（12）介于调节层（2）和间隔层（4）之间；反应筒（1）上部连接有出水管（13）。

2.根据权利要求1所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述布水装置（12）包括环形的布水管（14），布水管（14）通过限位机构架设于调节层（2）上方；布水管（14）内侧连通有多个连接管（15），多个连接管（15）远离布水管（14）的一端与同一进水块（16）连通，进水块（16）内部中空且其底部通过密封轴承（17）与进水管（10）穿入反应筒（1）的一端连通；布水管（14）外侧周壁上设有多个用于喷出生活污水的布水喷管（18），布水喷管（18）喷嘴的延伸方向与布水管（14）周向相切；布水管（14）在其内侧周壁上均匀设置有多个用于扬起厌氧颗粒污泥的内环扬泥板（19），布水管（14）在其外侧周壁上均匀设置有多个用于扬起厌氧颗粒污泥的外环扬泥板（20）。

3.根据权利要求2所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述布水喷管（18）远离布水管（14）的一端管口设有多个用于封闭布水喷管（18）的弹性限位片（21），多个弹性限位片（21）相互抵接并围成圆锥，多个弹性限位片（21）所围成圆锥沿布水喷管（18）出水方向向外凸起。

4.根据权利要求2所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述间隔层（4）包括设置于反应筒（1）一侧内壁的间隔块（22），间隔块（22）周壁上设置有网状的上间隔板（23）和网状的下间隔板（24），上间隔板（23）位于下间隔板（24）上方，上间隔板（23）和下间隔板（24）均为水平放置且两者之间填充有多个用于附着微生物的第二悬浮球（25）；间隔块（22）与上间隔板（23）的横截面积之和等于反应筒（1）的横截面积；

所述曝气装置（5）包括连接于上间隔板（23）上表面的曝气板（26），曝气板（26）横截面积小于上间隔板（23）横截面积，曝气板（26）底面设有多个用于增加水体含氧量的曝气喷管（27），曝气喷管（27）沿竖直方向向下延伸并穿入上间隔板（23）和下间隔板（24）之间的区域；

所述间隔层（4）还包括用于引导氧气进入生物滤层（3）所在水体的导引板（28），导引板（28）呈倾斜放置且位于下间隔板（24）下方，导引板（28）连接于反应筒（1）内壁的一端位置高度低于导引板（28）远离反应筒（1）内壁的一端位置；曝气板（26）部分投影于导引板（28）内。

5.根据权利要求2所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述限位机构包括设置于布水管（14）下方的环形限位板（37），环形限位板（37）朝向布水管（14）的一面开设有环形的限位槽（38），布水管（14）底部收纳于限位槽（38）内。

6.根据权利要求4所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述导引板（28）在远离反应筒（1）内壁的一端连接有用于阻隔氧气直接进入调节层（2）所在水体的阻隔板（29），阻隔板（29）纵截面呈圆弧形，阻隔板（29）连接于导引板（28）的一端位置高于其远离导引板（28）的一端位置；曝气板（26）部分投影于阻隔板（29）内。

7.根据权利要求1所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述反应筒（1）内壁两侧交错设置有用于连接载体装置（6）的支撑板（30），支撑板（30）位于相互配合的上承载板（7）和下承载板（8）之间，上承载板（7）和下承载板（8）的部分网孔被支撑板（30）所封闭；上承载板（7）呈倾斜放置且其上表面连接有冲洗板（31），冲洗板（31）与支撑板（30）在地面上的投影相互抵接，冲洗板（31）与支撑板（30）的横截面积之和小于上承载板（7）的横截面积；冲洗板（31）底面均匀设置有多个用于冲落第一悬浮球（9）表面所附着老化生物膜的冲洗喷管（32），冲洗喷管（32）延伸方向垂直于上承载板（7）的上表面；反应筒（1）一侧设有用于收集老化生物膜的污泥池（33），污泥池（33）通过多个第一排泥管（34）与反应筒（1）连通，第一排泥管（34）与冲洗板（31）一一对应，第一排泥管（34）穿入反应筒（1）的一端位于冲洗板（31）与反应筒（1）内壁的夹角处；导引板（28）和反应筒（1）内壁之间的夹角处设有用于清理老化生物膜的第二排泥管（40），第二排泥管（40）远离反应筒（1）的一端与污泥池（33）连通。

8.根据权利要求6所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述反应筒（1）在阻隔板（29）上方设置有密封挡板（35），密封挡板（35）转动连接于反应筒（1）内壁上，密封挡板（35）远离反应筒（1）内壁的一端与曝气板（26）远离间隔块（22）的一端抵接；密封挡板（35）、曝气板（26）和间隔块（22）的横截面积之和大于反应筒（1）的横截面积。

9.根据权利要求8所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述密封挡板（35）远离反应筒（1）内壁的一端包覆有弹性的缓冲垫套（36）。

10.根据权利要求1所述的一种高效水解生物反应器，其特征在于：所述反应筒（1）顶部设有用于收集沼气的集气管（39）；出水管（13）穿入反应筒（1）上部的一端完全没入污水水体内。

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